عملیات حرارتی آلومینیوم چگونه کار می کند؟

هر آلیاژ آلومینیوم دارای خواص فیزیکی منحصر به فردی است که آنها را برای کاربردهای خاص ایده آل می کند. عملیات حرارتی یک روش حیاتی برای بهبود بیشتر این خواص است.

عملیات حرارتی شامل فرآیندهای گرمایش و سرمایش کنترل شده برای تغییر ریزساختار یک محصول آلومینیومی و بهبود خواص آن است.

این فرآیند مشابه عملیات حرارتی فولاد است، اما فرآیند گرمایش به دلیل نقطه ذوب پایین آلومینیوم و هدایت حرارتی بالا متفاوت است.

این مقاله اطلاعات دقیقی در مورد آلومینیوم عملیات حرارتی شده و آلیاژهای آن ارائه می دهد تا به شما کمک کند تصمیم بگیرید که آیا این فرآیند برای پروژه شما مناسب است یا خیر. در ادامه مطلب همراه گروه مهندسی فیلت باشید.

فهرست مطالب

• تقویت آلومینیوم با عملیات حرارتی
• عملیات حرارتی قابل استفاده برای آلیاژهای آلومینیوم
• نکات عملیات حرارتی
• اثرات عملیات حرارتی

مقاله پیشنهادی: پروفیل اکستروژن آلومینیوم در کجا استفاده می شود؟

گروه مهندسی فیلت؛
طراحی نقشه، ساخت قالب اكستروژن و تولید كننده پروفیل آلومینیوم در مقاطع عمومی و اختصاصی همراه با خدمات آندایزینگ و رنگ پودری الکترواستاتیک و برشکاری در خدمت مشتریان محترم و بزرگوار می باشد.

تقویت آلومینیوم با عملیات حرارتی

آلیاژهای مختلف آلومینیوم را می توان برای بهبود خواص و تقویت آنها تحت عملیات حرارتی قرار داد. سازندگان از این فرآیند برای افزایش استحکام، شکل پذیری و سختی آلومینیوم و کاهش تنش های داخلی استفاده می کنند. به طور کلی، سری های آلیاژ زیر ممکن است برای عملیات حرارتی مناسب باشند:

سری 2XXX

سری 6XXX

سری 7XXX

سری 8XXX

سری 4XXX (در برخی موارد)

مناسب بودن آلیاژهای آلومینیوم برای عملیات حرارتی به ترکیب شیمیایی آنها بستگی دارد. در دماهای بالا، برخی از عناصر بیشتر در آلومینیوم حل می شوند و این امکان را برای دستیابی به توزیع یکنواخت اتم ها و در نتیجه بهبود خواص آلیاژ فراهم می کند.

عملیات حرارتی قابل استفاده برای آلیاژهای آلومینیوم

برای بهبود خواص آلیاژهای آلومینیوم و مناسب ساختن آنها برای کاربردهای مختلف می توان از عملیات حرارتی مختلفی استفاده کرد. در اینجا ترجیح داده شده ترین انواع عملیات حرارتی برای آلیاژهای آلومینیوم آورده شده است.

آنیلینگ (Annealing)

آنیل یک روش عملیات حرارتی مهم در پردازش آلومینیوم و آلیاژهای آن است. در اینجا ویژگی ها و اثرات اصلی این فرآیند آورده شده است:

هدف و اثرات فرآیند (Purpose and Effects of the Process)

از بین بردن اثرات بعد از کار سرد (Elimination of Effects After Cold Working)

زمانی که آلومینیوم سرد کار می شود، تنش های داخلی ایجاد می کند. این تنش ها باعث افزایش استحکام و سختی مواد می شود، اما شکل پذیری و شکل پذیری آن کاهش می یابد. بازپخت برای کاهش این اثرات منفی اعمال می شود.

سختی کاری و عواقب آن (Work Hardening and its consequences)

سخت کاری عبارت است از سخت شدن مواد در نتیجه کار سرد. این امر شکل پذیری مواد را کاهش می دهد و می تواند منجر به ترک خوردن شود.

کاهش تنش‌های داخلی (Alleviation of Internal Stresses)

آنیلینگ یا بازپخت تنش‌های موجود در ساختار داخلی آلومینیوم را کاهش می‌دهد و ماده را در برابر تغییر شکل مقاوم‌تر می‌کند.

جلوگیری از ترک در قطعات آلومینیومی ریخته گری: مخصوصاً در قطعات آلومینیومی ریخته گری، بازپخت تنش های داخلی را کاهش می دهد و از ایجاد ترک در آینده جلوگیری می کند.

فرآیند معامله (Transaction Process)

گرمایش و سرمایش (Heating and Cooling)

فرآیند بازپخت شامل حرارت دادن آلیاژ آلومینیوم تا دمای معین، نگه داشتن آن در آن دما برای مدت معینی و سپس سرد کردن آهسته آن به دمای اتاق است.

تنظیم مجدد ساختار کریستالی (Resetting the Crystal Structure)

در طی این فرآیند، ساختار کریستالی مواد دوباره مرتب می شود که منجر به افزایش شکل پذیری و شکل پذیری می شود.

عملیات حرارتی محلول

عملیات حرارتی محلول نوع مهمی از عملیات حرارتی است که برای بهبود خواص آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود. در اینجا ویژگی ها و روند این عملیات حرارتی آورده شده است:

هدف و اثرات فرآیند

گرمایش و خاموش کردن با دمای بالا (High Temperature Heating and Quenching)

این فرآیند شامل حرارت دادن با دمای بالا، مانند بازپخت، است، اما با این تفاوت که مواد به سرعت، معمولاً در آب، خاموش می شوند. کوئنچ ریزساختار آلومینیوم را “یخ زده” می کند و از توزیع مجدد اتم ها جلوگیری می کند.

عملیات حرارتی و سخت شدن (Aging and Hardening)

آلومینیوم کوئنچ شده می تواند با فرآیند پیری سخت شود. این فرآیند استحکام و سایر خواص مکانیکی آلیاژ را افزایش می دهد.

مناسب بودن برای فرآیندهای شکل دهی بعدی (Suitability for Subsequent Forming Processes)

فرآیند کوئنچ به آلومینیوم اجازه می دهد تا برای فرآیندهای شکل دهی بعدی مناسب شود.

فرآیند عملیات

عناصر سخت شونده در محلول جامد (Hardening Elements in Solid Solution)

این فرآیند غلظت عناصر آلیاژی سخت کننده موجود در محلول جامد را افزایش می دهد و به عناصر اجازه می دهد تا حداکثر اثر سخت شدن را قبل از رسوب اعمال کنند.

دمای ایده آل و کنترل دقیق (Ideal Temperature and Precise Control)

برای موثر بودن عملیات حرارتی محلول، دمای ایده آل تنها چند درجه کمتر از نقطه ذوب آلیاژ مورد نیاز است. این محدوده دمایی باریک، کنترل بسیار دقیق کوره را برای موفقیت فرآیند ضروری می کند.

عملیات حرارتی طبیعی و مصنوعی (Natural and Artificial Aging)

عملیات حرارتی طبیعی و مصنوعی از عملیات حرارتی مهمی هستند که برای افزایش استحکام و سختی آلیاژهای آلومینیوم استفاده می‌شوند. در اینجا ویژگی ها و اثرات این فرآیندها آمده است:

فرآیند عملیات حرارتی و اثرات آن (Aging Process and Its Effects)

عملیات حرارتی طبیعی (Natural Aging)

فرآیندی که به طور طبیعی پس از عملیات محلول حرارتی شروع می شود. در طی این فرآیند، استحکام و سختی آلیاژ از سطح اولیه به سطوح بالا افزایش می یابد.

تثبیت ریزساختار (Locking of the Microstructure)

هنگامی که فرآیند پیری آغاز می شود، ریزساختار آلیاژ با فروپاشی عناصر محلول جامد در موقعیت نهایی خود قفل می شود.

زمان‌بندی فرآیند عملیات حرارتی طبیعی (Timing of the Natural Aging Process)

در عملیات حرارتی طبیعی، اکثر سخت‌شدگی‌ها در 24 ساعت اول پس از درمان انجام می‌شود و معمولاً طی چهار تا پنج روز اثربخشی کامل را به دست می‌آورد.

عملیات حرارتی مصنوعی و فرآیند آن

عملیات حرارتی مصنوعی (Artificial Aging)

برخی از آلیاژها با عملیات حرارتی طبیعی نمی توانند به حداکثر استحکام خود برسند. عملیات حرارتی مصنوعی با گرم کردن این آلیاژها تا دماهای بالاتر، بارندگی کامل را به دست می آورد.

فرآیند گرمایش و سرمایش (Heating and Cooling Process)

آلیاژ تا دمای خاصی گرم می شود و به مدت 6 تا 24 ساعت در آن دما نگهداری می شود و سپس تا دمای اتاق خنک می شود.

افزایش استحکام و سختی (Increase in Strength and Hardness)

نتیجه عملیات حرارتی مصنوعی افزایش استحکام و سختی به بهای کاهش شکل پذیری است.

گروه مهندسی فیلت با بهره‌گیری از روش‌های نوین عملیات حرارتی، از جمله عملیات حرارتی طبیعی و مصنوعی، در تولید و بهینه‌سازی پروفیل آلومینیوم فعالیت دارد. برای خرید پروفیل آلومینیوم با بالاترین کیفیت و مطابق با استانداردهای صنعتی، می‌توانید با این مجموعه در ارتباط باشید.

همگن سازی (Homogenization)

هموژنیزاسیون نوع مهمی از عملیات حرارتی است که برای بهبود خواص آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود. هدف و فرآیند اصلی این فرآیند به شرح زیر است:

هدف و اثرات فرآیند

دستیابی به شیمی همگن (Achieving Homogeneous Chemistry)

هدف اصلی فرآیند همگن سازی، توزیع مجدد عناصر موجود در آلیاژ برای اطمینان از شیمی محصول همگن است. این فرآیند به ویژه برای ریخته گری هایی که با سرعت های مختلف از لبه های قالب شروع به جامد شدن می کنند مفید است.

توزیع مجدد توسط دمای ذوب (Redistribution by Melting Temperature)

عناصر با دمای ذوب پایین (مانند آلومینیوم خالص) معمولاً ابتدا در لبه های بیرونی جامد می شوند، در حالی که عناصر با دمای ذوب بالاتر به سمت مرکز ریخته گری حرکت می کنند و جامد می شوند.

حذف نابرابری ها (Elimination of Inequalities)

بدون همگن شدن، آلیاژ ممکن است در برخی نواحی خیلی نرم و در برخی دیگر خیلی سخت و شکننده باشد. این می تواند منجر به شکست محصول شود.

فرآیند عملیات

گرمایش و سرمایش (Heating and Cooling)

برای همگن شدن، آلیاژ را تا دمایی درست زیر نقطه ذوب حرارت می دهند و سپس به آرامی سرد می شود.

تفاوت با آنیل (Differences with Annealing)

هموژنیزاسیون در دمای بالاتر از آنیل انجام می شود. در حالی که بازپخت اجازه تبلور مجدد توسط حرکت مرزهای دانه را می دهد، همگن سازی همچنین اجازه عبور عناصر آلیاژی را می دهد و توزیع شیمیایی یکنواخت را در سراسر محصول تضمین می کند.

این عملیات حرارتی برای آلیاژهای آلومینیوم برای به دست آوردن خواص مناسب برای کاربردهای خاص حیاتی است. هر فرآیند استحکام، شکل‌پذیری، ماشین‌کاری و سایر خواص مکانیکی آلومینیوم را بهینه می‌کند و امکان استفاده از آن را در طیف وسیعی از کاربردها فراهم می‌کند.

نکات عملیات حرارتی

در اصطلاح آلیاژهای آلومینیوم، عناوین درجه حرارت نشان دهنده عملیات حرارتی آلیاژ است که تأثیر زیادی بر خواص آن دارد. در اینجا نکات کلیدی وجود دارد که باید در مورد آن بدانید:

اختصارات اصطلاحات عملیات حرارتی

O (آنیل شده)

حرف O نشان می دهد که آلیاژ آنیل شده است. این بدان معنی است که آلیاژ پس از کار سرد تحت عملیات حرارتی قرار گرفته است تا تنش های داخلی آن کاهش یابد و شکل پذیری آن بهبود یابد.

 W (عملیات حرارتی محلول شده)

حرف W نشان می دهد که آلیاژ تحت عملیات حرارتی محلول قرار گرفته است. این درمان استحکام و سختی آلیاژ را افزایش می دهد.

T (عملیات حرارتی)

حرف T نشان می دهد که آلیاژ کهنه شده است. این بدان معنی است که استحکام و سختی آلیاژ از طریق پیری طبیعی یا مصنوعی افزایش یافته است.

اثرات عملیات حرارتی

اثر دما بر خواص (Effect of Temper on Properties)

نامگذاری های مختلف دما تأثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم و مناسب بودن آن برای کاربرد دارد.

انتخاب دمای مناسب برای پروژه  (Selecting the Appropriate Temper for the Project)

هنگام انتخاب آلیاژ آلومینیوم برای استفاده در یک پروژه، مهم است که بدانیم معانی درجه حرارت و اینکه چگونه این درمان ها بر خواص آلیاژ تأثیر می گذارد.

گروه مهندسی فیلت (Fillet Engineering Group)

گروه مهندسی فیلت، ما کیفیت و رضایت مشتری را در تولید پروفیل آلومینیوم در اولویت قرار می دهیم. ما می توانیم انواع پروفیل های خاص را مطابق با خواسته های خاص مشتریان خود تولید کنیم و در هر مرحله از طراحی تا تحویل، پشتیبانی ارائه دهیم. گروه مهندسی فیلت با داشتن کادر متخصص و خطوط تولید به روز، مفتخریم که برندی قابل اعتماد در بازارهای داخلی و بین المللی هستیم.

گروه مهندسی فیلت؛
طراحی نقشه، ساخت قالب اكستروژن و تولید كننده پروفیل آلومینیوم در مقاطع عمومی و اختصاصی همراه با خدمات آندایزینگ و رنگ پودری الکترواستاتیک و برشکاری در خدمت مشتریان محترم و بزرگوار می باشد.
جهت مشاوره فنی و سفارش تماس حاصل فرمایید.
02144675798 – 09123018710